Proton geçirgen membranlı bir yakıt hücresinin katot tarafının 2-boyutlu analitik modellenmesi


Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2015

Öğrenci: SELAHATTİN ÇETİN

Danışman: ATİLLA BIYIKOĞLU

Özet:

Bu çalışmada, PEM yakıt hücresinin katot tarafındaki elektriksel ve kütlesel nicelikleri yöneten aktarım olayları, gaz kanalındaki eksenel taşınım etkisi altında analitik olarak modellenmiştir. Hücrenin katot tarafının, katot gaz kanalı, gaz yayıcı, katalizör tabakası ve membran'dan ibaret olduğu kabul edilmiştir. Oksijen, akım yoğunluğu ve faz potansiyeli için iki boyutlu matematiksel model inşa edilmiştir. Eşleştirilmiş Kısmi diferansiyel denklemler sistemi analitik olarak türetilmiş ve hücrenin tüm tabakaları için çözülmüştür. Membran ve katalizör tabakalarında faz potansiyeli ve akım yoğunluğu, gaz kanalı, gaz difüzyon kanalı ve katalizör tabakasında ise oksijen kütle kesirleri elde edilmiştir. Gaz kanalındaki oksijen kütle aktarım eksenel hızının kutuplaşma eğrileri üzerine olan etkisi incelenmiştir. Farklı giriş hızları için kutuplaşma eğrileri elde edilmiştir. Kapalı-form çözümünün getirdiği avantaj sayesinde, bu model, PEM yakıt hücre simülasyonları için teşhis aracı olarak kolaylıkla kullanılabilir.